Grundlagen des Smart Building Engineering und Managements
– Digitalisierung als Megatrend in der Bau- und Immobilienwirtschaft
Das Quellen- und Literaturverzeichnis zu dieser Seite finden Sie hier.
Aufgabe 1 von 5
INTERNET-OF-THINGS (IOT)
Überlegen Sie, ob die folgende Aussage richtig oder falsch ist.
Das IoT hat keine Bedeutung für Smart Buildings.
Im Smart Building sowie im relevanten Umfeld werden über die Internet-of-Things-Technologie Daten gesammelt. Das Internet-of-Things (IoT) umfasst grundsätzlich alle mit dem Internet vernetzten Gegenstände, soweit es sich nicht um Computer, Smartphones, Tablets oder Festnetztelefone (Non-IoT), mit denen Menschen über das Internet kommunizieren, handelt.
Im Jahre 2025 werden weltweit voraussichtlich 21,5 Mrd. Gegenstände mit dem Internet vernetzt sein.[1] In einem Smart Building der Zukunft sind dann alle relevanten baulichen und anlagentechnischen Komponenten über das IoT mit den IT-Systemen bzw. IT-Anwendungen des Smart Building Engineering and Managements vernetzt.
Aufgabe 2 von 5
KI-SYSTEME IM SMART BUILDING
Ein wesentliches Merkmal von KI-Systemen ist, dass sie „lernfähig“ sind, bzw. mit großen Datenmengen trainiert werden können.
Überlegen Sie: Welche möglichen KI-Anwendungen gibt es im Smart Building sowie im Smart Building Engineering and Management?
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Sprachsteuerung technischer Systeme
Sprachsteuerung technischer Systeme, insbesondere der Gebäudetechnik sowie von Haushaltsgeräten: Die Systeme „verstehen“ schwach strukturierte Sprache, d.h. es ist – ganz im Gegensatz zu den heute üblichen Apps – keine Eingaben in formalisierte Strukturen mehr erforderlich. Zudem sind sie dialogfähig, d.h. sie fragen nach, wenn sie etwas „nicht verstehen“.
Präventive Instandhaltung gebäudetechnischer Systeme
Präventive – d.h. vorausschauende – Instandhaltung gebäudetechnischer Systeme auf der Grundlage intelligenter Analyse von Betriebsdaten, die über Sensoren gesammelt, zentral gespeichert und ausgewertet werden (Predictive Maintenance)
Intelligente Steuerung und Regelung der Heizung
Intelligente Steuerung und Regelung der Heizung aufgrund der Wettervorhersage, der Raumbelegung und der weiteren Wärmeerzeuger sparen Energiekosten sowie CO2-Emissionen und führen zu einer geringeren Belastung der Umwelt.
Moderne Expertensysteme zur Unterstützung von Architekt*innen und Ingenieur*innen bei der Gebäudeplanung
Die Nutzung moderner Expertensysteme zur Unterstützung von Architekt*innen und Ingenieur*innen bei der energie- bzw. lebenszykluskostenoptimalen Gebäudeplanung (Design to Life Cycle Cost) führt zur Realisierung der geringstmöglichen Kosten über den gesamten Gebäudelebenszyklus.
Aufgabe 3 von 5
ANFORDERUNG AN DIE IT-SYSTEME IN EINEM SMART BUILDING
Überlegen Sie, welche Anforderung es an IT-Systeme, die im Rahmen des Smart Building Engineering and Management zum Einsatz gelangen, geben könnte?
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Vereinfachung, Beschleunigung sowie Qualitäts- und Kostenoptimierung aller Planungs-, Bau-, Betriebs- und Nutzungsprozesse
Digitalisierung ist nicht Selbstzweck, sondern soll immer einen signifikanten Beitrag zur Prozessoptimierung leisten oder neue Geschäftsmodelle ermöglichen. Hierunter versteht man v.a. die Optimierung der Durchlaufzeit sowie der Qualität und der Kosten aller Planungs-, Bau- und Managementprozesse über den gesamten Gebäudelebenszyklus.
Benutzer*innenakzeptanz
Der IT-Einsatz ist nur dann erfolgreich, wenn die Benutzer*innen die Systeme umfassend akzeptieren und gerne mit ihnen arbeiten. Benutzer*innenfreundlichkeit und Einfachheit der Bedienung sind hierfür zwingend erforderlich.
Gewährleistung umfassender IT-Sicherheit
Es muss auf jeden Fall vermieden werden, dass Hacker bzw. Kriminelle auf Komponenten des Smart Buildings sowie auf Systeme des Smart Building Engineering and Management zugreifen und Schaden anrichten können.
Günstiger Kaufpreis für die anzuschaffenden IT-Systeme, etwa die Anschaffung vergleichsweise kostengünstiger Textverarbeitungs-, Tabellenkalkulations- und Datenbanksysteme
Nicht allein der Kaufpreis, sondern die Kosten über den gesamten Lebenszyklus des eingesetzten IT-Systems sind entscheidend. Daher sind für jede Systemalternative die Lebenszykluskosten zu schätzen. Die Alternative mit den günstigsten Lebenszykluskosten ist die wirtschaftlichste und sollte ausgewählt werden.
Die zuletzt genannten Systeme wären viel zu allgemein. Das gesamte Smart Building Engineering und Management würde im Ergebnis wesentlich teurer werden, als wenn man gleich in spezifische Systeme investieren würde.
Des Weiteren sind grundsätzlich noch die folgenden Anforderungen zu stellen:
- Minimierung bzw. Kontrolle von Redundanzen (Mehrfachspeicherung identischer Sachverhalte in verschiedenen IT-Systemen) sowie Aufbau eines „Digitalen Zwillings“ des Gebäudes in einer zentralen Datenbasis,
- Gewährleistung einer hohen Performance (Zugriffs- und Verarbeitungsgeschwindigkeit, Systemverfügbarkeit und -stabilität),
- Konsistenzerhaltung, d.h. Widerspruchsfreiheit zwischen Realität und Datenbasis bzw. innerhalb der Datenbasis),
- Optimierung der Lebenszykluskosten des IT-Einsatzes,
- Einfachheit der Bedienung,
- Investitionssicherheit, d.h. Auswahl von IT-Lösungsanbietern, deren langfristiges wirtschaftliches Überleben und damit die Möglichkeit eines langfristigen IT-Supports gesichert ist.
Aufgabe 4 von 5
METHODEN UND SYSTEME IM SMART BUILDING MANAGEMENT
Um ein effektives und effizientes Smart Building Engineering and Management zu ermöglichen, müssen die folgenden Methoden und Systeme, die wiederum untereinander über Schnittstellen vernetzt sind, zum Einsatz gelangen:
- Building Information Modelling (BIM): Hierbei handelt es sich um keine Software, sondern um eine intelligente, auf einem 3D-Modell basierende, IT-gestützte Methode zur optimalen Gestaltung von Projektentwicklungs-, Planungs-, Erstellungs- sowie Betriebs- und Nutzungsprozessen. Alle Fachdisziplinen in der Planungsphase arbeiten mit einer gesamtheitlichen zentralen Datenbasis. Änderungen werden sofort für alle Projektbeteiligten sichtbar. Objekte des 3-D-Gebäudemodells werden mit weiteren Eigenschaften versehen, so dass ein umfassendes Modell aus Bauteilen, ihren Eigenschaften sowie Informationen über die Beziehungen zwischen den Bauteilen entsteht. (Vgl. Mai, M.; Schlundt, M.; et. al, 2020)
- Digitaler Zwilling: Dies ist ein digitales Modell eines geplanten, entstehenden bzw. bereits bestehenden Gebäudes als Grundlage für ein optimales Management über den gesamten Lebenszyklus.
- Gebäudeautomation (GA)/Gebäudeleittechnik (GLT): Das Smart Building wird durch GA/GLT intelligent gesteuert und geregelt.
- Computer Aided Facility Management (CAFM)-Systeme: Diese Systeme ermöglichen ein effektives und effizientes Gebäudemanagement in der Betriebs- und Nutzungsphase von Immobilien.
- Enterprise Resource Planning (ERP)-Systeme: Gemeint ist betriebswirtschaftliche Standardsoftware (z.B. SAP) zur Abwicklung betrieblicher Standardaufgaben (z.B. Rechnungswesen, Einkauf, Controlling, etc.), die natürlich auch beim Smart Building Engineering and Management anfallen.
Überlegen Sie, welche der folgenden Aussagen richtig oder falsch sind.
BIM ist der Überbegriff für alle im Smart Building Engineering and Management einzusetzenden Softwaresysteme.
BIM ist keine Software, sondern vielmehr eine intelligente, auf einem 3D-Modell basierende, IT-gestützte Methode zur optimalen Gestaltung von Projektentwicklungs-, Planungs-, Erstellungs- sowie Betriebs- und Nutzungsprozessen.
Der Digitale Zwilling ist für die Betriebs- und Nutzungsphase von entscheidender Bedeutung.
Immobilieneigentümer bzw. die von ihnen Beauftragten müssen ihre Gebäude in der Betriebs- und Nutzungsphase rechtssicher betreiben. Zwingende Voraussetzung hierfür ist die Kenntnis aller zu betreibenden baulichen und anlagentechnischen Komponenten der Immobilie, was über den Digitalen Zwilling sichergestellt wird.
CAFM-Systeme gelangen in der Betriebs- und Nutzungsphase von Gebäuden zum Einsatz.
CAFM-Systeme wurden speziell für die Betriebs- und Nutzungsphase von Gebäuden entwickelt und ermöglichen die IT-gestützte, effektive und effiziente Abwicklung von Prozessen in diesem Teil des Gebäudelebenszyklusses.
CAFM-Systeme sind überflüssig, da deren Funktionen grundsätzlich auch von ERP-Systemen, die im Unternehmen ohnehin vorhanden sind, abgedeckt werden können.
Zwar verfügen ERP-Systeme teilweise über Funktionen, mit denen auch bestimmte Prozesse des Gebäudemanagements abgewickelt werden könnten, ein professionelles Management der Betriebs- und Nutzungsphase kann jedoch nur mit spezifischen CAFM-Systemen sichergestellt werden.
Eine Vernetzung von CAFM- und ERP-Systemen ist nicht erforderlich, da beide Systeme unterschiedliche Bereiche abdecken.
Obwohl CAFM- und ERP-Systeme unterschiedliche Aufgaben wahrnehmen, müssen sie über Schnittstellen verbunden sein, zumal Prozesse des Gebäudemanagements immer auch eine betriebswirtschaftliche Dimension haben. So müssen z.B. Gebäudedienstleister über den Einkauf bestellt und Instandsetzungsaufträge verbucht werden, was zur reibungslosen Abwicklung jeweils eine Verbindung zwischen CAFM- und ERP-System über Schnittstellen erfordert.
Aufgabe 5 von 5
ABSCHLIESSENDE ÜBERLEGUNGEN: DIGITALISIERUNG UND NACHHALTIGKEIT IN EINEM SMART BUILDING
Überlegen Sie nun abschließend, in welchem Verhältnis Nachhaltigkeit und Digitalisierung bei einem Smart Building stehen.
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Sinnvolle Vernetzung, Automatisierung sowie der Einsatz von KI sind kein Selbstzweck, sondern stellen vielmehr eine wichtige Voraussetzung zur Realisierung umfassender Nachhaltigkeit dar.
Ohne eine moderne Steuerung von Heizungs-, Lüftungs und Klimaanlagen, die durch die genannten Digitalisierungstechnologien erst möglich wird, kann umfassende Energieeffizienz als wichtiges Merkmal nachhaltiger Gebäude nicht erreicht werden.
Smart Buildings liegen nur dann vor, wenn es sich um sinnvoll digitalisierte und nachhaltige Gebäude handelt.
An ein Smart Building sind sehr hohe Anforderungen zu stellen, um zu vermeiden, dass dieser Begriff zu Werbezwecken leichtfertig verwendet wird. Diese Anforderungen werden nur bei sinnvoller Digitalisierung und umfassender Nachhaltigkeit erfüllt.
Nachhaltigkeit und Digitalisierung stehen in keinem sinnvollen Zusammenhang.
Sinnvolle Digitalisierung leistet einen wesentlichen Beitrag zu Energieeffizienz und Benutzer*innenkomfort, die ihrerseits wiederum wichtige Nachhaltigkeitskriterien darstellen.
Digitalisierung auf moderner Grundlage führt automatisch zu umfassender Nachhaltigkeit.
Digitalisierung ist eine notwendige aber noch keine hinreichende Bedingung für umfassende Nachhaltigkeit. So tragen z.B. auch klimaneutrale und rezyklierbare Baustoffe zur Nachhaltigkeit bei, die in keinem Zusammenhang zur Digitalisierung stehen.